光热疗法(PTT)是利用光敏剂在近红外(NIR)光照射下产生足够的热量来杀死肿瘤细胞并诱导抗肿瘤免疫，具有高选择性和微创性，已成为一种有希望的有效癌症治疗方法。然而，由于肿瘤组织中存在复杂的生理和病理屏障，光的穿透深度有限，光敏剂在瘤内的积累和分布不足，使得PTT对实体瘤的治疗效果受到影响，尤其是大型实体瘤。PTT诱导的抗肿瘤免疫不足以结合肿瘤免疫抑制微环境控制残留肿瘤细胞的生长，导致肿瘤复发转移。因此，制定联合治疗策略以提高PTT的治疗效果是十分必要的。
最近，华中科技大学生命科学与技术学院、国家纳米药物工程技术研究中心杨祥良教授、甘璐教授团队在Nature Communications杂志上发表了题为“Reversing insufficient photothermal therapy-induced tumor relapse and metastasis by regulating cancer-associated fibroblasts”的文章。提出了通过调节癌症相关的成纤维细胞来逆转光热疗法不足诱导的肿瘤复发和转移。
肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)是实体肿瘤微环境中最丰富的基质成分之一，通过产生多种细胞外基质(ECM)蛋白和调控分子，在肿瘤的发生、发展、转移、治疗性耐药和免疫逃避中发挥重要作用。CAFs可以构建和重塑ECM结构，形成一个物理屏障，阻碍治疗药物的传递和细胞毒性CD8+ T细胞的肿瘤浸润。此外，CAFs分泌大量的生长因子和促炎细胞因子及趋化因子，如转化生长因子-β (TGF-β)、白细胞介素-6 (IL-6)和cc趋化因子配体2 (CCL2)，以减少T细胞反应，招募免疫抑制细胞协助肿瘤免疫逃避。调节CAFs可能是提高PTT在癌症治疗中的疗效的一种策略。钙泊三醇(Cal)，一种维生素D受体(VDR)配体，被发现通过转录使CAFs失活到静止状态，增加脂滴存储和降低成纤维细胞激活标记α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的表达，从而显著削弱CAFs支持肿瘤生长的能力。然而，如何实现Cal和光敏剂靶向投递肿瘤组织以提高治疗效果仍然是一个很大的挑战。
在这里，肿瘤细胞衍生的细胞微粒(MPs)共传递吲哚菁绿(ICG)，一种已被美国食品和药物管理局(FDA)批准的近红外荧光染料和Cal(标记为Cal/ICG@MPs)，可专门针对肿瘤组织，增强抗肿瘤治疗。Cal/ICG@MPs可有效调控瘤内CAFs，减少肿瘤ECM，增强ICG在肿瘤内的积聚和穿透。在808 nm激光照射下，Cal/ICG@MPs可诱导肿瘤细胞的免疫原性细胞死亡(ICD)，促进树突状细胞(DC)成熟和CD8+ T细胞活化。同时，Cal/ICG@MPs触发的CAF调控可有效增加CD8+ T细胞在肿瘤深部组织中的分布。
实验部分
CAF调控不仅征募CD8+T细胞并影响抗原介导的CD8+T细胞死亡，还重塑肿瘤ECM以改善CD8+T细胞在肿瘤内的分布。为了研究Cal/ICG@MPs介导的CAF调控对肿瘤内CD8+ T细胞的影响，文中采用PBS、ICG、Cal/ICG、ICG@MPs、Cal@MPs或Cal/ICG@MPs静脉注射基质丰富的H22载瘤小鼠，每2天注射2次，然后用808 nm激光照射肿瘤部位10min，免疫荧光染色观察α-SMA+ CAFs和CD8+ T细胞在肿瘤组织中的分布。
Figure 1
文中使用了StrataQuest分析软件(TissueGnostics, Asia Pacifific limited, China)进行数据分析。软件根据DAPI通道的信号识别细胞核，然后通过细胞质通道信号构建一个mask。在生成的mask上找到α-SMA和CD8阳性信号的定位。通过分析发现，α-SMA表达在Cal/ICG@MPs治疗组显著降低，证实Cal/ICG@MPs有效调控CAFs。
Figure 2
808 nm激光照射Cal/ICG@MPs组与ICG@MPs 组相比检测到更多的CD8+ T细胞。同时，通过StrataQuest分析软件利用距离变换计数距离CAFs 50 μm的CD8+ T细胞，定量观察CAFs周围CD8+ T细胞的数量。结果发现808 nm激光照射Cal/ICG@MPs处理组α-SMA+ CAFs附近的CD8+ T细胞数量约为ICG@MPs 808 nm激光照射组的4倍，进一步证实Cal/ICG@MPs可减弱CAFs诱导的CD8+ T细胞在PTT作用下的抗原介导的细胞死亡。此外，与其他各组相比，808 nm激光照射Cal/ICG@MPs处理组中CD8+ T细胞分布在肿瘤深部组织中更多，这可能与CAF调控肿瘤ECM减少有关。这些结果表明，Cal/ ICG@MPs可以有效地改善PTT对CD8+ T细胞的肿瘤内分布。
本研究的数据表明，Cal/ICG@MPs可以有效靶向肿瘤组织，调节CAFs降低肿瘤ECM，不仅可以增强ICG的肿瘤积累和渗透，增强PTT诱导的CD8+ T细胞介导的抗肿瘤免疫，还可以通过重塑肿瘤免疫抑制微环境，增强CD8+ T细胞的肿瘤浸润，改善CAFs诱导的CD8+ T细胞抗原介导的AICD对PTT的响应。Cal/ICG@MPs在808 nm激光照射下，通过诱导长期的抗肿瘤免疫记忆，有效抑制肿瘤的复发和转移。这些结果表明，Cal/ ICG@MPs是一个有望获得更好治疗肿瘤PTT疗效的平台。
文中使用了StrataQuest分析软件(TissueGnostics, Asia Pacifific limited, China)进行数据分析，结果通过散点图或直方图展示，并可以通过回溯功能验证结果的准确性。StrataQuest分析软件不仅可以在单细胞水平上定量分析肿瘤不同标记物的阳性水平，也可以在空间范围内分析不同标记阳性细胞间的距离关系，揭示不同细胞在组织内的分布关系。